【導讀】在國內(nèi)初期金屬制品行業(yè)的發(fā)展中，對于盤條的拉拔主要是應用滑輪式。一次，收卷一次，再拉拔一次，再收卷一次，以此循環(huán)。慢，鋼絲變形大，效率非常低下。了高速高質高效率。后來隨著交流傳動技術的成熟和廣泛的應用，直進式拉。絲機過度到了交流電氣傳動控制系統(tǒng)[2]。拉絲機有著巨大的需求，市場增長非?？?。在引進國外的直進式拉絲機設備后，國內(nèi)的金屬制品設備企業(yè)對其進行了艱苦的國產(chǎn)化過程，經(jīng)過十多年的技術發(fā)展，如圖1展示了一個完整的直進式拉絲機現(xiàn)場圖片?？讖街睆揭粯拥匿摻z，然后穿過第二道拉絲模具后在纏繞在第二道卷筒上，這就是直進式拉絲機的工作全過程[3]。本章詳細介紹了直進式拉絲機的機械構造、用于工藝控制的。金屬絲經(jīng)過放線設備進入第一道拉絲模，穿過第一道拉絲模具后纏繞在第。值于拉絲模具孔徑的金屬絲。張力臂壓在兩個卷筒之間的金屬絲上，保證金屬絲張。的目的就是讓張力臂在中間位置上下波動且波動幅度越小越好。

　　

【正文】 字輪的直徑是在不斷變化增加的，也就是說其速比是在變 化的，這個是與前面速比在整個過程是固定值不一樣。那么怎么來解決這個變 化的速比就是工字輪程序設計的核心。 然后用這個速比替換之前最初計算的速比。就這樣，從空卷到滿卷，不斷 比較張力臂 PID 的輸出 ， 如果超過限制值一段時間后就用收線實際速度計算出 實際的速比然后在用前面的公式來計算后一段時間的速度給定值，該方法簡單 實用，避免了實時計算工字輪直徑的大量運算。 4． 8 人機界面觸摸屏的界面設計 人機界面是人與機器做信息交互的平臺，對于直 進式拉式機而言，需要通 過觸摸屏設定一些參數(shù)如收線速度 、 傳動比 、 線徑等傳遞給 PLC 程序做速度計 算 ， 同時需要從 PLC 程序計算中讀取一些信息如實際速度 、 速比等顯示出來供 現(xiàn)場的操作人員 。 人機界面與 PLC 是通過通訊相互交換數(shù)據(jù)的 ， 由于這里是選 用同 ABB 品牌的 PLC 與觸摸屏，相互之間的通訊設置比較簡單，下面主要具 體分析直進式拉絲機必須要設計的幾頁主要的觸摸屏人機交互界面第 24 頁 第 25 頁 如圖界面圖 4－ 15 所示 ， 需要設定各個道次出線的線徑給 PLC 程序 ， 點擊 線徑確認按鈕后就會計算出各個道次的速比顯示在界面上。記米輪長度顯示的 是最后一道卷筒轉一圈發(fā)一個脈沖，這一個脈沖對應的拉好的鋼絲長度，通過 該數(shù)據(jù)和接受的計米脈沖，就能計算出已已經(jīng)拉好的金屬絲長度。 第 26 頁 第五章 直進式拉絲機的現(xiàn)場調(diào)試數(shù)據(jù)與性能 針對前面幾章所論述的直進式拉絲機原理和控制算法，需要在現(xiàn)場對設備 的調(diào)試數(shù)據(jù)和圖形做具體的分析才能獲得最佳的調(diào)試參數(shù)。具體做法就是用 ABB 的變頻器調(diào)試軟件 Drivewindow Light 來監(jiān)控第八道次以前任意一道次變 頻器起動運行停止的電流和速度曲線，查看其波動范圍，尤其是速度的波動范 圍。下面我們分三節(jié)來展示起動電流和速度、運行電流和速度、停止電流和速 度現(xiàn)場調(diào)試數(shù)據(jù)圖形并分析調(diào)試效果。 5． 1 起動電流曲線和起動速度曲線 如上圖 5－ 1 所示 ， 紅色曲線代表速度 ， 藍色曲線代表電流 ， Y 軸為 0－ 2020 表示數(shù)據(jù)大小， X 軸為 60，表示顯示 60 秒的曲線。速度顯示比例是 1： 1，即 是顯示 1000 就對應變頻器輸出轉速為 1000RPM，電流顯示比例是 20： 1，即 是顯示 1000 表示電流是 50A。采樣周期是 20ms 一個采樣數(shù)據(jù)，上面的第 27 頁 曲線就 是所有的速度和電流采樣數(shù)據(jù)以時間軸數(shù)據(jù)軸來顯示的波形曲線。 整個系統(tǒng)的起動時間是 45 秒 ， 在剛起動時 ， 由于整個系統(tǒng)的靜摩擦力比較 大，要求變頻器在零速起動電機時出力比較大，導致加速階段前幾秒內(nèi)起動電 流能達到運行電流的 2 倍左右，克服靜摩擦阻力后的加速過程電流就只比平穩(wěn) 運行時電流大 20％左右 。 同時 ， 由于電機低速變頻起動時變頻器控制精度一般 比較低，導致起動時速度有波動。從橫軸可以看出，第 88 秒起動后到第 95 秒 這段時間內(nèi)起動電流有兩倍的運行 電流左右，同時速度是非線性地在加速，過 了第 95 秒后的加速過程中的速度和電流曲線都非常平穩(wěn)。 為了獲得好的起動效果 ， 對所選的 ACS550 變頻器的參數(shù)做了精確的調(diào)整。 首先選用速度矢量控制模式，按電機銘牌設置好電機參數(shù)，對電機做不帶負載 的自辨識學習電機數(shù)據(jù) 。 然后再根據(jù)監(jiān)控的電流和速度曲線調(diào)節(jié)變頻器 23 組的 速度環(huán)控制參數(shù)，也就是速度環(huán)的 PID 參數(shù)。增大 P 值減小 I 值增加變頻器控 制電機的負載變化響應性， P 值設定為 10， I 值設定為 。同時為了減小 起動時對機械的沖擊，設置了加速 S 字曲線，使加速初期和末期的速度變化平 滑。 由于起動時各個道次的張力臂偏離中間位置比平穩(wěn)運行時要大很多 ， 所以， 在用張力臂 PID 輸出做速度修正時 ， 實際上設置兩組 PID 值 ， 內(nèi)部通過程序設 定當速度低于設定速度時用起動 PID 數(shù)據(jù)，當速度高于設定速度時用運行 PID 數(shù)據(jù)。起動 PID 的數(shù)據(jù)中 P 值設置偏大， I 值設置偏小，即加大 PID 輸出的響 應和輸出修正值。由于平穩(wěn)運行時張力臂波動較小，那么運行 PID 的數(shù)據(jù) P 值 設置偏小 ,I 值設置偏大，弱化 PID 輸出對速度的修正，避免引起速度的振蕩。 通過上述方法，就能對起動時的電流速度的線性度做到比較好的調(diào)整，同 時讓張力臂在系統(tǒng)起動時偏離中間位置在比較好的范圍之內(nèi)。 5． 2 運行電流曲線和運行速度曲線 第 28 頁 圖 5－ 2：穩(wěn)定運行時電流和速度 如上圖 5－ 2 所示 ， 紅色曲線代表速度 ， 藍色曲線代表電流 ， Y 軸為 0－2020， 表示數(shù)據(jù)大小， X 軸為 40，表示顯示 40 秒的曲線。速度顯示比例是 1： 1，即 是顯示 1000 就對應變頻器輸出轉速為 1000RPM，電流顯示比例是 20： 1，即 是顯示 1000 表示電流是 50A。采樣周期是 20ms 一個采樣數(shù)據(jù)，上面的曲線就 是所有的速度和電流采樣數(shù)據(jù)以時間軸數(shù)據(jù)軸來顯示的波形曲線。 通過上圖顯示的平穩(wěn)運行時的電流和速度曲線，可以看出整個系統(tǒng)在平穩(wěn) 允許時速度的波動是非常小的，這就保證了張力臂上下擺動的幅度也非常小， 速度控制非常的平穩(wěn)。電流的波動也是很正常的，因為鋼絲的拉拔過程中由于 鋼絲材質 、 拉絲模平滑度等原因 ， 導致電機拉拔時的負載不是一個穩(wěn)定的常量， 而是一個在一定范圍內(nèi)波動的變量，為了保證速度的穩(wěn)定運行，變頻器就必須 第 29 頁 改變輸出電流以改變電機的輸出轉矩以與波動的負載轉矩相平衡。如果由于某 種原因導致負載波動大，相應的電機的輸出電流也會波動以使電動轉矩與負載 轉矩相平衡 。 所以 ， 要想獲得穩(wěn)定的控制速度 ， 變頻器的性能指標非常的關鍵。 由于選擇的變頻器是 ABB 無傳感器電流矢量控制型變頻器 ACS550 系列 ， 其開 環(huán)控制精度是電機額定滑差的 20％，開環(huán) 100％轉矩階躍 1％ S，從而保證了 變頻器所控制電機的動態(tài)精度和動態(tài)響應特性。 5． 3 停止電流曲線與停止速度曲線 圖 5－ 3： 停止運行時電流與速度 如上圖 5－ 3 所示 ， 紅色曲線代表速度 ， 藍色曲線代表電流 ， Y 軸為 0－2020， 表示數(shù)據(jù)大小， X 軸為 20，表示顯示 20 秒的曲線。速度顯示比例是 1： 1，即 是顯示 1000 就對應變頻器輸出轉速為 1000RPM，電流顯示第 30 頁 比例是 20： 1，即 是顯示 1000 表示電流是 50A。采樣周期是 20ms 一個采樣數(shù)據(jù)，上面的曲線就 是所有的速度和電流采樣數(shù)據(jù)以時間軸數(shù)據(jù)軸來顯示的波形曲線。整個系統(tǒng)的減速時間是 15 秒，通過停車時電流曲線和速度曲線可以看出， 減速時速度的線性度非常的好，基本上按照一個固定的斜率在減速。減速時電 流比穩(wěn)定運行時偏大，這是由于減速時系統(tǒng)的負載波動比穩(wěn)定運行時偏大，導 致變頻器控制的電機輸出電流波動也相應的偏大，但該波動是屬于正常的負載 波動引起的。 通過前面三幅起動運行停止時的電流和速度曲線分析 ， 可以得出以下結論： 對于速度的控制就起動時的前面 5 秒波動比較后，后面的加速、平穩(wěn)運行、減 速其線性度都非常的好，張力臂的波動自然也非常的小，說明所提出的控制方 式能非常好的實現(xiàn)直進式拉絲機的對于速度和張力的工藝 參考文獻 1， 胡崇岳，現(xiàn)代交流調(diào)速技術 [M].北京：機械工業(yè)出版社 2， 姚緒梁，現(xiàn)代交流調(diào)速技術【 M】 。哈爾濱工程大學出版社。 3， 阮 毅 。電力拖動自動控制系統(tǒng) [M].機械工業(yè)出版社。 2020 4， 張燕賓。變頻器應用教程。機械工業(yè)出版社， 2020 致 謝 本學位論文是在 翁志剛 老師的深切關懷和細心指導下完成的， 翁老師 淵博 的專業(yè)學識 、開放性的思維方式、平易近人的做人作風 和誨人不倦的為師精神，無不使學生備受感動和努力學習。幾年來， 翁老師 在 學生的學習上給予了熱情的指導，學生在學習 上 每一點進步和成績無不浸透著導師的心血。在 設計 完成之際，謹向 翁老師 致以最衷心的感謝！ 第 31 頁